Хто там смикає за ниточки!
Нещодавно вчені з УНІВЕСИТЕТ Саймона Фрезера в Канаді описали черговий приклад дивно складного поведінки павуків, який ніяк не в'яжеться з образом «примітивних» крихітних тварин.
Виявилося, самці чорних вдів вміють навмисно руйнувати павутину самок, щоб зменшити число потенційних суперників у шлюбний період.
За шість годин незаймані павутини залучили понад 10 самців чорних вдів. Мережі, частково згорнуті іншими самцями, виявилися в три рази менш привабливими. Цікаво, однак, що мережі, пошкоджені ножицями, і мережі з штучно доданої павутиною самців залучили таку ж кількість самців, що й незаймані мережі.
Ще один приклад підступності павуків - поведінка самців іншого виду чорних вдів, Lactrodectus hasselti. Самки цих австралійських павуків, за розмірами помітно перевершують самців, вимагають, щоб перед спарюванням за ними доглядали не менше 100 хвилин. Якщо самець лінується, самка з високою ймовірністю вбиває його (і з'їдає, звичайно ж). Після досягнення порогу в 100 хвилин ймовірність вбивства сильно знижується. Втім, ніяких гарантій це не дає: навіть після 100-хвилинного залицяння успішний самець в двох з трьох випадків буде убитий відразу після спарювання.
Підступність ж полягає в тому, що деякі самці примудряються злучитися з самкою, що не доглядаючи за нею. В ході тривалих спостережень вчені виявили, що самки чорних вдів не відрізняють, спаровуються вони з тим же самцем, який за ними доглядав, або з іншим. Користуючись цим, особливо ліниві і хитрі павуки паразитують на зусиллях більш працелюбних самців, «просочуючись» на їх місце після того, як ті проведуть повноцінний ритуал залицяння, і спаріваясь з самкою (майже) без ризику для життя. В результаті еволюційну перевагу отримують не найбільші або сильні самці, а найрозумніші. Іншими словами, відбір йде не за фізичними характеристиками самців, а по їх «хитрощі».
Павуки-кругопряди відомі також тим, що роблять зі шматочків листя, сухих комах та іншого сміття «опудала» самих себе - справжні автопортрети з тілом, ніжками і всім іншим, що належить мати павуку. Ці опудала павуки поміщають на павутину, щоб відволікати хижаків, а самі ховаються неподалік. Як і підроблений пташиний послід, опудала мають такі ж спектральні характеристики, що й тіло самого павука.
Ще далі пішли амазонські павуки-кругопряди. Вони навчилися створювати не просто опудала, а справжніх маріонеток. Змайструвавши зі сміття підробленого павука, вони змушують його ворушитися, смикаючи за ниточки павутини. В результаті опудало не тільки виглядає як павук, а й рухається як павук - а господар маріонетки (який, до речі, в кілька разів менше свого автопортрета) в цей час ховається за нею.
Всі ці приклади, звичайно, чудові, проте нічого не говорять про «умі» павуків і їх здатності до навчання. Чи вміють павуки «думати» - тобто знаходити нестандартні виходи з нестандартних ситуацій і змінювати свою поведінку в залежності від контексту? Або ж їх поведінка засноване тільки шаблонних поведінкових реакціях - як і заведено очікувати від «нижчих» тварин з маленьким мозком? Схоже, що павуки все-таки розумніше, ніж прийнято вважати.
Один з експериментів, що показують, що павуки здатні до навчання, - тобто до адаптивного зміни поведінки в результаті досвіду - було проведено японської дослідницею на павуків-кругопряди Cyclosa octotuberculata. Ці павуки плетуть «класичну» кругову павутину. що складається з клейких спіральних і ниток і неклейких радіальних. Коли видобуток потрапляє на клейкі спіральні нитки, її вібрації передаються по радіальних нитках до павука, що сидить в центрі павутини. Вібрації передаються тим краще, чим сильніше натягнуті радіальні нитки - тому павуки в очікуванні жертви черзі натягують лапками радіальні нитки, скануючи різні сектори павутини.
В експерименті павуків принесли в лабораторію, де були відтворені природні для них умови проживання, і дали їм час сплести павутину. Після цього тварин розділили на дві групи, кожному члену в яких давали по одній мусі в день. Однак в одній групі муху завжди поміщали в верхню і нижню секції павутини ( «вертикальна» група), а в іншій - в бічні секції ( «горизонтальна» група).
Приклад ще більш складного виду навчання - реверсивний навчання, або переробка навички. Простіше кажучи, перенавчання. Суть його в тому, що тварина спочатку вчиться асоціювати умовний стимул A (але не B) з безумовним стимулом C. Через якийсь час стимули міняють місцями: тепер зі стимулом З пов'язаний не A, а B. Час, який потрібен тварині для перенавчання , використовується вченими для оцінки платичностью поведінки - тобто вміння швидко реагувати на зміни умов.
Виявилося, що павуки здатні і до такого виду навчання. Це показали німецькі дослідники на прикладі павуків-скакунів Marpissa muscosa. В пластикові коробочки вони поміщали два цеглинки LEGO - жовтий і синій. За одним з них була захована нагорода - крапелька солодкої води. Павуки, яких випускали на протилежному кінці коробочки, повинні були навчитися пов'язувати з нагородою або колір цеглинки (жовтий або синій), або його розташування (зліва чи справа). Після того, як павуки успішно пройшли навчання, дослідники приступили до тесту на переучування: міняли місцями або колір, або розташування, або і те й інше відразу.
Павуки змогли перевчитися, причому на подив швидко: багатьом вистачило всього однієї спроби, щоб навчитися асоціювати нагороду з новим стимулом. Цікаво, що випробовувані розрізнялися за здібностями до навчання - наприклад, при збільшенні частоти тренувань одні павуки починали частіше давати правильні відповіді, а інші, навпаки, починали частіше помилятися. Розрізнялися павуки і по типу ключового стимулу, який вони вважали за краще асоціювати з нагородою: одним було простіше «перевчити» колір, а іншим - розташування цеглинки (хоча більшість все ж воліло колір).
Павуки-скакуни, описані в останньому прикладі, взагалі чудові у багатьох відношеннях. Добре розвинена внутрішня гідравлічна система дозволяє їм подовжувати кінцівки, змінюючи в них тиск гемолімфи (аналога крові у членистоногих). Завдяки цьому павуки-скакуни вміють (до жаху Арахнофобія) стрибати на відстань, в кілька разів перевищує довжину їх тіла. Також вони, на відміну від інших павуків, легко повзають по склу - завдяки крихітним клейким волосках на кожній лапці.
Крім того скакуни мають ще й унікальним зором: вони розрізняють кольори краще за всіх інших павуків, а за гостротою зору перевершують не тільки всіх членистоногих, але в деяких аспектах і хребетних, включаючи окремих ссавців. Мисливське поведінку павуків-скакунів теж дуже складне і цікаве. Як правило, вони полюють на манер кішки: затаюються в очікуванні здобичі і нападають, коли вона виявиться на досить близькій відстані. Однак, на відміну від багатьох інших безхребетних з їх стереотипним поведінкою, павуки-скакуни змінюють техніку полювання в залежності від виду видобутку: велику здобич вони атакують тільки ззаду, а дрібну - як доведеться, за швидко рухається жертвою женуться самі, а повільну чекають в засідці .
Мабуть, найдивовижніше в цьому відношенні австралійські павуки-скакуни. Під час полювання вони пересуваються по гілках дерева, поки не помітять жертву - павука-кругопряда, який здатний до самозахисту і може бути досить небезпечний. Помітивши здобич, павук-скакун, замість того щоб податися прямо до неї, зупиняється, відповзає в сторону і, вивчивши околиці, знаходить потрібну точку над павутиною жертви. Потім павук добирається до обраної точки (причому часто для цього йому доводиться залізти на інше дерево) - і вже звідти, випускаючи павутинку, зістрибує на жертву і атакує її з повітря.
Таке складну поведінку дивно для крихітного істоти з діаметром мозку менш одного міліметра. Тому нейробіологи вже давно цікавляться павуком-скакуном, мріючи зрозуміти, як невелика купка нейронів може забезпечувати такі складні поведінкові реакції. Однак до недавнього часу вчені ніяк не могли дістатися до мозку павука, щоб записати активність нейронів. Причина цього - все в тому ж гідростатичному тиску гемолімфи: будь-які спроби розкрити голову павука приводили до стрімкої втрати рідини і смерті.
Однак нещодавно американським вченим нарешті вдалося дістатися до мозку павука-скакуна. Проробивши крихітний отвір (близько 100 мікронів), вони вставили в нього найтоншу вольфрамовий дріт, за допомогою якої змогли проаналізувати електрофізіологічних активність нейронів.
Це чудова новина для нейробіології, тому що мозок павука-скакуна має кілька дуже зручних для досліджень властивостей. По-перше, він дозволяє окремо вивчати різні типи візуальних сигналів, закриваючи по черзі очі павука, яких у нього цілих вісім (а головне, у цих очей різні функції: одні сканують нерухомі об'єкти, а інші реагують на рух). По-друге, мозок павука-скакуна невеликий і (нарешті) легко доступний. А по-третє, цей мозок контролює разюче складне для свого розміру поведінку. Дослідження в цій області сьогодні тільки починаються, і в майбутньому павук-скакун напевно розповість нам багато чого про те, як працює мозок - в тому числі і наш власний.